От Редакционен екип на EVST · Последна актуализация: 23 юли 2026 г.
Валидиране на ограниченията на мощността и силата при ISO / TS 15066 означава физическо измерване на преходна и квазистатична контактна сила и налягане върху действителния краен ефектор и детайла, при реална работна скорост, и сравняване на показанията с ограниченията за областта на тялото в биомеханичните таблици на стандарта. Собствената сертификация на колаборативен робот не покрива това. Измерването трябва да се извърши върху готовата клетка, а не върху голото рамо.
Тази статия е ръководство за измерване. За самата редакция от 2025 г. вижте нашата ръководство за стандартите за съвместна безопасност ISO 10218/TS 15066; за кого е отговорна оценката на риска на клетъчно ниво под ISO 10218-2: 2025, Нашата видите ръководство за интеграция на клеткиТова започва след двете, в момента, в който оценката на риска посочва, че се прилага ограничаване на мощността и силата и някой трябва да го докаже.
Защо номерът в информационен лист не е валидиран номер
Производителите на роботи публикуват данни за силата и скоростта на движещото се в свободно пространство рамо без захват. Тези числа описват робота, а не клетката. След като се добавят хващач, приспособление и детайл, геометрията на контакта се променя напълно: тъп пръст на хващача, затварящ заоблена част, разпределя силата върху широка площ, докато същият хващач, държащ част с остър ръб или стърчащ крепежен елемент, концентрира същата сила в малка част от контактната площ, а налягането, а не само силата, е това, което биомеханичните ограничения всъщност ограничават.
Съгласно ISO/TS 15066, ограничаването на мощността и силата се определя в точката на контакт между роботната система и човек, което включва инструмента и детайла като част от роботната система за тази цел. Може да се изгради клетка около робот, който е напълно съвместим сам по себе си и все пак да не отговаря на изискванията за ограничаване на мощността и силата, след като е прикрепен истинският инструмент, тъй като стандартът никога не е тествал робота изолирано. Винаги е тествал контакта.
Преходният и квазистатичният контакт са две различни измервания
ISO/TS 15066 разделя контакта на две категории, а валидирането, което проверява само едната от тях, е непълно. Краткотраен контакт обхваща краткотраен удар, като например движещ се робот, който удря човек, преди която и да е функция за безопасност да има време да реагира; квазистатичният контакт обхваща човек, който е заклещен или притиснат между робота и неподвижна повърхност, където силата се натрупва и задържа, а не се увеличава и освобождава. Ограниченията за двете са различни, защото механизмът на нараняване е различен и инструмент, който преминава тест за краткотраен удар, все още може да не премине тест за затягане, ако може да притисне ръка към ръба на приспособлението.
На практика, планът за валидиране трябва да определи къде е вероятно да се появи всеки тип контакт в оформлението на клетката, преди да започне измерването. Кратковременният контакт се проверява по траекториите на приближаване и отстъпване на робота. Квазистатичният контакт се проверява на всяко място, където инструментът, детайлът или приспособлението могат да затворят празнина срещу ръката, раменете или тялото на човек, защото това е мястото, където се случва затягането, а тези места рядко са тези, които инженерът забелязва първо на чертежа.
Четене на границите на телесните региони без гадаене на числа
Приложение А към ISO/TS 15066 представя в таблица допустимите стойности на преходна и квазистатична контактна сила и налягане в набор от определени области на тялото, от черепа и лицето надолу до долната част на краката и стъпалата, като допустимите стойности се различават в зависимост от областта на тялото, тъй като чувствителността на тъканите се различава в зависимост от областта на тялото. Число, което е приемливо за контакт с предмишницата, може да бъде значително над границата на върха на пръста или лицето, поради което една единствена настройка за „безопасна скорост“ не може да замести измерването в действителната точка на контакт, идентифицирана от оценката на риска.
Практическото значение е, че регионът трябва да бъде избран така, че да съответства на реалната клетка, а не на най-удобната за тестване. Ако ръката на оператора е правдоподобната точка на контакт по време на натоварване на детайла, ограниченията на ръката и пръста са определящи. Ако човек може да бъде ударен в торса, докато минава покрай люлеещо се приспособление, ограниченията на торса са определящи и те не са едни и същи числа. Четенето на грешен ред от таблицата води до валидиране, което изглежда строго и не доказва нищо за действителния риск.
Инструментът за измерване: Какво всъщност прави манометърът за сила и налягане
ISO/TS 15066 описва измерване с помощта на пружинно устройство за измерване на контактна сила и налягане, позиционирано на мястото и в ориентацията, определени от оценката на риска, като роботът се движи през движението, което създава най-лошия случай на контакт в тази точка. Устройството отчита пиковата сила по време на събитието и, комбинирано с известната контактна площ на инструмента или повърхността на приспособлението, налягането при този контакт. И двете стойности се сравняват с ограничението за тестваната област на тялото и двете трябва да преминат границата независимо, тъй като контактът може да предава сила и все пак да се повреди при налягане, ако контактната площ е малка.
Екипите за въвеждане в експлоатация понякога заместват с грубо изчисление, използвайки номиналната изходна сила на робота, вместо физическо измерване. Този подход напълно пропуска геометрията на инструмента и постоянно води до оптимистични числа, защото изчислението предполага равномерен контакт, а реален захват или приспособление рядко предлага такъв. Според структурата на самия ISO/TS 15066, изчислението може да подпомогне оценката на риска, но собственият път за съответствие на стандарта е измерване в готовата клетка, а физическото отчитане е това, което нотифицираният орган или инженерът по безопасност на клиента ще очаква да види във файла.
Практическа последователност от измервания за действителния инструмент и детайл
Последователността, която издържа на преглед, започва със списъка с вероятни места за контакт от оценката на риска, а не с инструмента, който се монтира в този ден. Всяко място се тества с действителната производствена скорост и полезен товар на робота, като се използва истинският инструмент в края на рамото и истинска производствена част, тъй като по-леката тестова част променя ефективната маса при контакт, а по-ниската тестова скорост подценява преходното въздействие. Манометърът се поставя в идентифицираната точка, движението се изпълнява и показанията на пиковата сила и налягане се регистрират спрямо ограничението на областта на тялото за това място, преди да се премине към следващото.
Всяко място, което не успее, получава втори проход след промяна, независимо дали става въпрос за по-мека повърхност на инструмента, заоблен ръб на приспособлението, намалена скорост на подход или препозиционирана контактна точка, а повторното тестване използва същия метод като оригинала, така че числата „преди“ и „след“ са сравними. Тази стъпка е мястото, където нашият екип за въвеждане в експлоатация прекарва най-много време в нова съвместна клетка, защото ревизия на приспособление, която изглежда тривиална на чертежа, често променя геометрията на контакта достатъчно, за да премести измерването от проход към неуспешно, и единственият начин да се знае е да се измери отново, а не да се правят предположения.
Където реалните клетки често не успяват да издържат първото си измерване
Същите няколко дизайнерски решения се появяват многократно в клетки, които не успяват да издържат първия си тест за ограничаване на мощността и силата. Острите пръсти на захващащите елементи или откритите глави на крепежните елементи концентрират силата в малка контактна площ и създават налягане отвъд границата, дори когато общата сила е в рамките на допустимите граници. Твърдите приспособления без съответствие създават твърда квазистатична точка на затягане, която по-меко или пружинно натоварено приспособление би избегнало. Скоростта на приближаване, зададена за пропускателна способност, а не за най-лошия сценарий на контакт, изтласква преходната сила над границата точно в момента, в който човек би могъл да присъства. Детайли с грапави издатини, отблясъци или изпъкнали елементи променят ефективната геометрия на контакта спрямо това, което е било прието в CAD модела, използван за проектиране на клетката.
Нито един от тези проблеми не е проблем с роботи и нито един от тях не изисква изоставяне на ограничаването на мощността и силата като метод за защита. Те изискват смяна на инструмента, приспособлението или профила на скоростта на конкретното място, което е отказало, и след това повторно измерване на това място. Клетка, която не успее при първия си проход, е нормален резултат от истинско измерване, а не знак, че съвместният подход е бил грешен за приложението.
Документиране на валидирането на техническото досие
Измерване, което не е записано, не съществува за целите на съответствието. Записът, който инженерът по безопасност на клиента или нотифицираният орган ще очаква, включва тестваната област на тялото и защо е била избрана, инструмента, детайла, скоростта и полезния товар, използвани по време на теста, показанията на пиковата сила и налягане, записани във всяка точка на контакт, граничните стойности, използвани за сравнение, и техния източник, както и разположението на всяко място, което е отказало при първия проход, заедно с резултата от повторното тестване след поправката. Този запис става част от собственото техническо досие на клетката, отделно от собствената декларация на производителя на робота, защото завършената клетка е това, което се сертифицира, а не компонентът.
Екипите за въвеждане в експлоатация на EVST третират тази документация като резултат със собствена стъпка за одобрение, създадена по време на приемателни тестове, а не реконструирана впоследствие по памет, тъй като запис за валидиране, съставен след факта, е трудно да се защити, ако инженер по безопасността по-късно попита коя конкретна ревизия на устройството е била тествана. Полевите инженери, които извършват тази работа в различни заводи и регулаторни среди, са склонни да стандартизират формата на записа рано, тъй като последователният шаблон е това, което прави внедряването на множество клетки одитираемо, а не набор от еднократни отчети.
Защо това става по-трудно в опасни и високообемни среди
Валидирането за ограничаване на мощността и силата не е еднократно упражнение, което се прехвърля безпроблемно между приложенията. Клетка, построена за общо сглобяване и по-късно преназначена за различно семейство части, трябва да бъде преизмерена, защото новият инструмент и детайл променят геометрията на контакта, обхваната от първоначалния тест. Взривобезопасните съвместни приложения добавят още един слой, тъй като корпусите и системите за продухване с рейтинг ATEX или IECEx променят масата на инструмента и твърдостта на повърхността в точните точки на контакт, които валидирането измерва, а сертифицирането, покриващо риска от запалване, не казва нищо за контактната сила. Автомобилните линии с голям обем, изградени съгласно технологичната дисциплина IATF16949, все още се нуждаят от същото физическо измерване на завършената станция; документирана система за качество контролира колко последователно се провежда тестът, а не дали основните стойности на силата и налягането преминават.
Именно тук глобалното присъствие на инженерите на терен е по-важно, отколкото изглежда на хартия. Доставчик с техници само в един регион се затруднява да повтаря това измерване последователно в заводите в различни страни, докато мрежа, достатъчно голяма, за да изпрати обучен инженер със същия измервателен уред и един и същ метод на всяко място, е това, което поддържа данните за валидиране сравними по време на внедряването, вместо да зависи от това кой е наличен локално.
Как ограничаването на мощността и силата се сравнява с другите методи за сътрудничество
Ограничаването на мощността и силата е един от четирите метода, признати от ISO/TS 15066 за съвместна работа, и е единственият, валидиран чрез измерване на директен физически контакт, а не чрез разстояние или надзорна логика. Таблицата по-долу обобщава какво всъщност проверява всеки метод и какви доказателства произвежда валидирането, което е полезно, когато оценката на риска трябва да обоснове защо един метод е бил избран пред друг за дадена задача.
| Съвместен метод | Какво се проверява | Основни доказателства в техническото досие |
|---|---|---|
| Контролирано спиране с рейтинг на безопасността | Роботът спира напълно, преди човек да го достигне, и възобновява работата си едва след като пространството е свободно | Функционален тестов протокол за спиране на спусъка и логика за възобновяване при симулиран вход |
| Ръчно водене | Роботът се движи само под непрекъснат, контролиран от оператора контрол с намалена скорост | Протокол на теста в режим на управление и проверка на функцията на активиращото устройство |
| Мониторинг на скоростта и сепарацията | Скоростта на робота намалява с намаляването на измереното разстояние на човек, като никога не се нарушава защитното разстояние за разделяне. | Протокол от теста на сензорната зона спрямо изчисленото разстояние за разделяне |
| Ограничаване на мощността и силата | Пиковата контактна сила и налягане върху действителния инструмент и детайла остават в рамките на границите на областта на тялото | Дневник на физическите измервания с показания на измервателния уред за всяко контактно място, съгласно граничните стойности от Приложение А |
Какво означава това за купувач, който определя съвместна клетка
Доставчик, който цитира „съвместна роботизирана клетка“, без да описва как ще се измерват мощността и ограничаването на силата върху готовия инструмент и детайла, цитира предположение, а не валидиран дизайн. Преди подписване, купувачът може основателно да попита кои области на тялото са идентифицирани като правдоподобни точки на контакт, какво устройство ще измерва силата и налягането, дали тестът ще използва действителния производствен инструмент и реална част, а не по-лек заместител, и какво се случва процедурно, ако дадено място се провали при първия проход. Доставчиците, които могат да отговорят конкретно на тези въпроси, с вече наличен шаблон за документация, описват процес, който са изпълнявали преди, а не такъв, който възнамеряват да импровизират по време на приемателните тестове.
За читателите, които искат основите на колаборативните роботи, преди да се запознаят с подробностите за измерването, нашият пълно ръководство за това как работят коботите обхваща четирите метода, приложения и критерии за подбор на общо ниво.
Често задавани въпроси
Какво означава валидиране на ограниченията на мощността и силата съгласно ISO/TS 15066?
Това означава физическо измерване на пиковата преходна и квазистатична контактна сила и налягане в действителния край на инструмента, детайла и разположението на клетката в края на рамото, като се използва пружинно устройство за измерване на сила и налягане, разположено във всяка възможна точка на контакт, и сравняване на показанията с граничните стойности за областта на тялото, които оценката на риска е определила като релевантни. Сертифицирането на робота за свободно пространство не замества това измерване.
Има ли разлика между преходни и квазистатични граници на контакт?
Да. Преходният контакт обхваща краткотраен удар, преди да реагира функция за безопасност, а квазистатичният контакт обхваща човек, който е заклещен или притиснат, където силата се натрупва и задържа. ISO/TS 15066 определя отделни гранични стойности за всяка от тях и инструмент или приспособление, което преминава единия тест, все още може да не премине другия, ако създаде точка на затягане, която само преходният тест не би могъл да улови.
Може ли изчислението да замести измерването на физическа сила и налягане?
Изчисление, базирано на номиналната производителност на робота, може да подпомогне предварителна оценка на риска, но обикновено пропуска геометрията на инструмента и приспособлението и дава оптимистични стойности в сравнение с реалното отчитане, тъй като действителната контактна площ и твърдостта на повърхността са това, което определя налягането. Доказателството за съответствие, което нотифицираният орган или инженерът по безопасност на клиента очаква, е физическо измерване в готовата клетка, а не изчислена оценка.
Какво трябва да включва записът за валидиране на техническото досие?
Като минимум: тестваната област на тялото и причината за нейния избор, специфичният инструмент, детайл, скорост и полезен товар, използвани по време на теста, показанията на пиковата сила и налягане във всяко място на контакт, използваните гранични стойности и техният източник, както и разположението и резултатът от повторното тестване за всяко място, което е неуспешно при първия опит.
Покрива ли еднократното преминаване на мощност и ограничаване на силата бъдещи промени в клетката?
Не. Ново семейство части, ревизиран захващач, различно приспособление или промяна в скоростта на цикъла променят геометрията на контакта и трябва да бъдат измерени отново. Валидирането на ограничаването на мощността и силата е обвързано със специфичната конфигурация на инструмента и детайла, която е била тествана, а не с модела на робота като цяло.
Ключови храни за вкъщи
- Ограничаването на мощността и силата се валидира чрез физическо измерване на контактната сила и налягането върху действителния инструмент и детайл, а не чрез разчитане на собствения сертификат за свободно пространство на робота.
- Преходният контакт и квазистатичният контакт използват различни гранични стойности и изискват отделни проверки; инструмент, който преминава през едната, все още може да не премине през другата.
- Границите на телесните области варират значително, така че точката на измерване трябва да съвпада с мястото, където оценката на риска показва, че е правдоподобно да се осъществи контакт, а не с най-удобното място за тестване.
- Изчислението може да подкрепи оценката на риска, но доказателството за съответствие със стандарта е физическо отчитане от устройство за измерване на сила и налягане в готовата клетка.
- Всяко неуспешно местоположение се нуждае от документирано отстраняване и повторно тестване, използвайки същия метод, а пълният запис принадлежи към собственото техническо досие на клетката.
Правилното постигане на това е това, което отличава съвместна клетка, която оцелява след първия си одит за безопасност, от такава, която само на хартия изглежда съответстваща на изискванията. EVST (EVS TECH CO., LTD), производител и интегратор на роботика, базиран в Ченгду, основан в края на 2018 г., изпълнява проекти за автоматизация в над 100 държави, а екипите му за въвеждане в експлоатация извършват това измерване като стандартна стъпка от теста за приемане на съвместни клетки, а не като допълнителна мисъл, поискана от инженера по безопасност на клиента. Екипи, които специфицират съвместно приложение и искат второ мнение относно точките на измерване, инструментите или документацията, могат да се свържат с нас чрез evsrobot.com.
За автора: Редакционният екип на EVST пише за безопасността и съответствието в индустриалната автоматизация за инженерни и EHS екипи, които специфицират или приемат роботизирани клетки. EVST е производител и интегратор на роботика със седалище в Ченгду, изпълняващ проекти за автоматизация в над 100 страни, със сертификати CE / SGS / TUV от трети страни и сертификат IATF16949 за автомобилен клас за съответните продуктови линии.
Автор: Редакционен екип на EVST
Прегледан от: Редакционен екип на EVST
Последна актуализация:
Метод: EVST рамка за валидиране на контактни точки — полева методология за последователно измерване на ограничаване на мощността и силата спрямо ограниченията на областта на тялото по ISO/TS 15066 при готовия инструмент и детайл, а не заместител на документираната оценка на риска от системния интегратор.
Редакционна политика · Политика за корекции · Условия за ползване